WO2006005730A1 - Hydraulische servolenkung und verfahren zur bestimmung eines lenkmoments - Google Patents

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WO2006005730A1
WO2006005730A1 PCT/EP2005/053279 EP2005053279W WO2006005730A1 WO 2006005730 A1 WO2006005730 A1 WO 2006005730A1 EP 2005053279 W EP2005053279 W EP 2005053279W WO 2006005730 A1 WO2006005730 A1 WO 2006005730A1
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steering
hydraulic
torque
additional
actuator
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PCT/EP2005/053279
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English (en)
French (fr)
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Joachim Nell
Ronald Bayer
Steffen Linkenbach
Jürgen Böhm
Oliver Hoffmann
Andreas Schirling
Norman Muth
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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Publication date
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Priority to EP05764045A priority patent/EP1765655B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
    • B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic power steering with a steering gear and with a hydraulic actuator to assist a steering wheel operation by the driver of a vehicle, in particular a motor vehicle, which are associated with means for actively applying an additional steering torque.
  • the invention also relates to a method which is provided for determining a steering torque for a hydraulic Servolen ⁇ kung, with a steering gear and with a hydraulic actuator to support a Lenkradbetä ⁇ authorization by the driver of a vehicle, in particular a motor vehicle, the means for associated with active application of an additional steering torque.
  • Hydraulic power steering systems Today's motor vehicles, in particular passenger cars, are generally equipped with hydraulic or electrohydraulic power steering systems, referred to below as “hydraulic power steering systems".
  • the servo assistance is constructed in such a way that in the middle region of the steering mechanism actuators, e.g. Hydraulic cylinders are arranged.
  • actuators e.g. Hydraulic cylinders
  • torque assistance By a force generated by the actuators actuation of the steering mechanism in response to the rotation of the steering wheel is supported (torque assistance).
  • the applied torque for steering the vehicle is thus reduced and relieves the driver in the steering operation.
  • the object of the invention is to reduce the technical effort in a hydraulic servo steering system with a variable torque assistance and thus to enable a reduction of the production costs.
  • steering wheel here all conceivable Actu ⁇ supply devices for steering a vehicle, such as Lenkhand ⁇ wheel, joystick or “joystick ,,, to understand.
  • the means for ak ⁇ tive application of an additional steering torque have at least one additional torque actuator and a detection means for the Lenk ⁇ moment, which detection means is a Druckfas ⁇ sungsstoff for a hydraulic pressure.
  • the pressure-detecting means is arranged in a hydraulic line between a hydraulic pressure-increasing unit (pump) and a steering valve.
  • the hydraulic pressure in a respectively active working chamber of a hydraulic actuator for the assistance of a steering wheel actuation by the driver is estimated or determined by the driver.
  • the additional torque actuator are designed as a unit, which are arranged as a module on a steering wheel shaft, which connects the steering wheel to the steering gear.
  • the additional torque actuator has an electric motor which is coupled to the steering column.
  • the means for the active application of an additional steering torque comprise an electric motor, a redundant electronic control and regulation unit (ECU) and a redundant steering wheel torque sensor.
  • ECU electronice control and regulation unit
  • the additional torque actuator by means of actuation by an electronic control and control unit (ECU) has an additional steering wheel torque which is adapted to the vehicle course and the course of the road. testifies.
  • ECU electronice control and control unit
  • a desired pathway detection means for determining a setpoint path or a nominal pathway angle from a detected or estimated roadway course
  • a actual-path detection means for determining a actual path and a actual-path angle from a detected or estimated vehicle course
  • a comparison means for comparing the nominal path and the Setpoint track angle with the actual track and the Istbahnwin ⁇ angle and a zero point shift means provided to the zero point of the characteristic curve for the support of Lenkhand ⁇ have to move in accordance with the comparison.
  • the additional torque actuator generates an additional steering wheel torque adapted to the current vehicle dynamics, in particular the current lateral acceleration, by means of an electronic control and regulation unit (ECU).
  • ECU electronice control and regulation unit
  • the Rajmoment'- actuator is an electromechanical, electromagnetic or hydraulic actuator.
  • the object is also achieved by a method which is provided for determining a steering torque for a hydraulic Ser ⁇ steering, with a steering gear and ei ⁇ nem hydraulic actuator to support a Lenkrad ⁇ activity by the driver of a vehicle, in particular a motor vehicle, the Means are assigned to the active application ei ⁇ nes additional steering torque.
  • the method is characterized in that a hydraulic pressure is detected and the steering torque is estimated or determined in accordance with the detected hydraulic pressure.
  • a hydraulic pressure in a hydraulic line between a hydraulic pressure increasing unit (pump) and a steering valve is preferably detected.
  • a hydraulic pressure is detected which corresponds to a hydrau ⁇ lic pressure in a respective active working chamber of a hydraulic actuator for supporting a Lenkradbetä ⁇ authorization by the driver.
  • FIG 1 shows schematically an embodiment of the power steering according to the invention with an electromechanical actuator.
  • FIG. 4 shows a characteristic of a power steering.
  • the steering system illustrated in FIG. 1 consists of a steering wheel 1, a steering column 2 connected to the steering wheel 1 with 2 universal joints 3,4.
  • the steering column 2 is connected or a part of a steering wheel shaft 5 which, via a steering gear 6, a steering rod 7, here designed as a toothed rack 7, supports the tie rods 8, 9 attached laterally to the rack 7. actuates, and thereby a pivoting of the wheels 10,11 be ⁇ acts.
  • a hydraulic support is realized by means of a hydraulic pump 13 driven by the drive motor of the vehicle, eg via a belt drive 12, the pressurized fluid under pressure to a steering valve 14 via a conduit 15 supplies. Through a return line 16, the hydraulic fluid can flow back into a reservoir 17.
  • the rack 7 and thus also the piston 21 is moved.
  • the movement of the piston 21 is assisted by the pressure of the pressure fluid.
  • the valve 14 at the same time causes pressure fluid to flow from one chamber into the other chamber, so that altogether the steering actuation experiences hydraulic assistance.
  • This conventional hydraulic power steering system described above has a unit for generating an additional torque 22, with an additional torque actuator 23, here ei ⁇ ne electric motor 23, a redundant control unit ECU 24 for controlling the motor 23 and for the evaluation of Sig ⁇ nalen a detection means for the steering torque (Lenkmomen- tensensors 50) and a sensor for the engine position 26th
  • the driver steering torque measured with the detection means 50 is required here as input for the control of the amplification characteristic of the additional torque actuator 23.
  • this pressure sensor 50 is technically less expensive than an electronic torque sensor in the steering wheel shaft 5.
  • the hydraulic sensor 50 is also more advantageous and easier to integrate into an existing system. For an arrangement of an electronic torque sensor in the steering wheel shaft is often associated with great expense due to the space conditions and the diverse, different designs. In addition, an electronic torque sensor is usually a complex and thus corresponding expensive component.
  • the pressure detecting means 50 is advantageously arranged in the hydraulic region between the hydraulic pump 13 and the steering valve 14. For certain applications, it is advantageous to execute the pressure sensing means 50 redundantly.
  • This calculated from the hydraulic pressure size thus replaces the measured with an electronic torque sensor in the steering wheel shaft 5 driver steering torque.
  • the electronic components are connected to an electrical energy source 27.
  • the unit 22 also includes the control unit ECU 24.
  • the control unit ECU 24 may also be arranged separately therefrom.
  • the unit 22 preferably comprises at least one additional torque actuator 23 and one sensor for the motor layer 26.
  • the steering wheel torque or steering torque which is defined by the steering system characteristic as well as the acting forces, can be actively influenced by the unit for generating an additional torque 22.
  • an additional torque (additional steering torque) is generated by the electric motor 23 and applied to the handlebar.
  • the transmission of the engine torque can be done with or without translation directly or, as shown here, via a gear 28.
  • a belt drive, a worm / worm gear or a spur gear can be used.
  • the unit fails to generate an additional torque, the steering characteristic with servo assistance known to the driver is retained, and the unit 22 itself is designed to be fail-silent.
  • the unit according to the invention for generating an additional torque 22 it is advantageously possible to use a conventional voltaic drive without modifications to the characteristic.
  • the unit is added directly as a module to a conventional hydraulic power steering system to produce a functional gain.
  • the additional torque is generated by a unit 29 with a hydraulic additional torque actuator 30.
  • a pressure detecting means pressure sensor 50 for a hydraulic pressure is used as detection means for the steering torque.
  • the additional hydraulic torque actuator 30 has two hydraulic chambers 31, 32, which can be acted upon by a pressurized fluid through hydraulic lines 33, 34 into which a respective hydraulic, electromagnetically operable valve 35, 36 is inserted is. From the hydraulic chambers 31,32, the hydraulic fluid via lines 37,38, in each of which a check valve Lucas ⁇ adds and an adjoining, common line 39, in which a hydraulic, electromagnetically actuated valve 40 is inserted, in the reservoir 17th be led back.
  • valves 35, 36, 40 are controlled for the purpose of pressure regulation in the chambers 32, 32 and thus for controlling the additional torque of a preferably redundant control unit ECU 24, in accordance with the signals of the detection means for the steering torque (pressure sensor 50) and two pressure sensors 41,42.
  • the pump is not (forcibly) driven by the An ⁇ drive motor of the vehicle (see Fig. 1), but here By a corresponding control of the motor 43, the pump 13 can generate the hydraulic pressure as needed, whereby energy can be saved.
  • an additional torque is generated by an additional electromagnetic momentary actuator 44, which is controlled by the control unit ECU 24.
  • a pressure detecting means pressure sensor 50 for a hydraulic pressure is used as detection means for the steering torque.
  • the amplification characteristic here means the dependency of the steering wheel torque or actuating torque M on the existing system pressure P of the hydraulic assistance.
  • M_steering the moment A (M_steering) is reduced by an active application of an additional torque B (M_motor). That means the driver is more strongly supported in his steering activity.
  • M_motor additional torque B
  • the result is a modified characteristic curve (dashed curve K B ) with a lower operating force than the original characteristic curve (solid curve K A ).
  • an active driver assistance can be realized. In this case, by a torque adjustment or -Variation a steering recommendation will be given or the driver by an excess of torque steering difficult to warn him against hazards.

Abstract

Bei einer hydraulischen Servolenkung mit einem Lenkgetriebe (6) und mit einem hydraulischen Aktuator (20) zur Unterstützung einer Lenkradbetätigung durch den Fahrer eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der Mittel zur aktiven Aufbringung eines Zusatz-Lenkmoments zugeordnet sind, weisen die Mittel zur aktiven Aufbringung eines Zusatz-Lenkmoments zumindest einen Zusatzmoment-Aktuator (23) und ein Erfassungsmittel (50) für das Lenkmoment auf, welches Erfassungsmittel ein Druckerfassungsmittel für einen hydraulischen Druck ist.

Description

Hydraulische Servolenkung und Verfahren zur Bestimmung eines Lenkmoments
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servolenkung mit einem Lenkgetriebe und mit einem hydraulischen Aktuator zur Unterstützung einer Lenkradbetätigung durch den Fahrer eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der Mittel zur aktiven Aufbringung eines Zusatz-Lenkmoments zugeordnet sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, welches zur Be¬ stimmung eines Lenkmoments für eine hydraulische Servolen¬ kung vorgesehen ist, mit einem Lenkgetriebe und mit einem hydraulischen Aktuator zur Unterstützung einer Lenkradbetä¬ tigung durch den Fahrer eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der Mittel zur aktiven Aufbringung eines Zu¬ satz-Lenkmoments zugeordnet sind.
Heutige Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, sind in der Regel mit hydraulischen oder elektrohydrauli- schen Servolenkungen ausgestattet, im folgenden als „hydrau¬ lische Servolenkungen,, bezeichnet. Die Servounterstützung ist derart aufgebaut, dass im Mittelbereich des Lenkmecha¬ nismus Aktuatoren, z.B. Hydraulikzylinder, angeordnet sind. Durch eine von den Aktuatoren erzeugte Kraft wird die Betä¬ tigung des Lenkmechanismus in Reaktion auf die Drehung des Lenkrads unterstützt (Momentenunterstützung) . Das zum Lenken des Fahrzeugs aufzubringende Moment wird so verringert und der Fahrer bei der Lenktätigkeit entlastet.
Es ist bekannt, die Momentenunterstützung oder die Verstär¬ kung der Lenkung geschwindigkeitsabhängig auszulegen. Bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten, wie sie für das Einpar- ken oder Ausparken typisch sind, wird eine sehr leichtgängi¬ ge Lenkung mit einer großen Momentenunterstützung bevorzugt, während bei schneller Fahrt eine schwergängigere Lenkung mit geringer Momentenunterstützung wünschenswert ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer hydraulischen Servo¬ lenkung mit einer variablen Momentenunterstützung den tech¬ nischen Aufwand zu reduzieren und damit eine Verminderung der Gestehungskosten zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen An¬ sprüche gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Aus¬ führungsformen der Erfindung gerichtet.
Unter dem Begriff „Lenkrad,, sind hier alle denkbaren Betäti¬ gungseinrichtungen zum Lenken eines Fahrzeugs, wie Lenkhand¬ rad, Steuerknüppel oder „Joystick,,, zu verstehen.
Wesentlich für die Erfindung ist es, dass die Mittel zur ak¬ tiven Aufbringung eines Zusatz-Lenkmoments zumindest einen Zusatzmoment-Aktuator und ein Erfassungsmittel für das Lenk¬ moment aufweisen, welches Erfassungsmittel ein Druckerfas¬ sungsmittel für einen hydraulischen Druck ist.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Druckerfassungs¬ mittel in einer hydraulischen Leitung zwischen einer hydrau¬ lischen Druckerhöhungdseinheit (Pumpe) und einem Lenkventil angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass mit dem Druckerfas¬ sungsmittel ein hydraulischer Druck in einer jeweils aktiven Arbeitskammer eines hydraulischen Aktuators zur Unterstüt¬ zung einer Lenkradbetätigung durch den Fahrer abgeschätzt oder ermittelt wird. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Zusatzmoment- Aktuator als eine Einheit ausgebildet sind, die als ein Mo¬ dul an einer Lenkradwelle angeordnet sind, welche das Lenk¬ rad mit dem Lenkgetriebe verbindet.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Zusatzmoment- Aktuator einen Elektromotor aufweist, welcher an der Lenk¬ säule angekoppelt ist.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Mittel zur akti¬ ven Aufbringung eines Zusatz-Lenkmoments einen Elektromotor, eine redundante elektronische Steuerungs- und Regelungsein¬ heit (ECU) und einen redundanten Lenkradmomentensensor auf¬ weisen.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Mittel zur akti¬ ven Aufbringung eines Zusatz-Lenkmoments ein Getriebe auf¬ weisen, das mit dem Zusatzmoment-Aktuator zusammenwirkt.
Nach der Erfindung ist das Getriebe ein Riemengetriebe, ein Schrauben-/Schneckengetriebe oder ein Stirnradgetriebe, vor¬ zugsweise ein Riemengetriebe.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Zusatzmoment- Aktuator mittels Ansteuerung durch eine elektronische Steue¬ rungs- und Regelungseinheit (ECU) ein an die aktuelle Fahr¬ zeuggeschwindigkeit angepasstes Zusatz-Lenkradmoment er¬ zeugt.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Zusatzmoment- Aktuator mittels Ansteuerung durch eine elektronische Steue¬ rungs- und Regelungseinheit (ECU) ein an Fahrzeugkurs und den Fahrbahnverlauf angepasstes Zusatz-Lenkradmoment er- zeugt .
Dazu sind vorzugsweise ein Sollbahnerfassungsmittel zum Er¬ mitteln einer Sollbahn bzw. eines Sollbahnwinkels aus einem erfassten oder abgeschätzten Fahrbahnverlauf, ein Istbahn- Erfassungsmittel zum Ermitteln einer Istbahn und eines Istbahnwinkels aus einem erfassten oder abgeschätzten Fahr¬ zeugkurs, ein Vergleichsmittel zum Vergleichen der Sollbahn und des Sollbahnwinkels mit der Istbahn und dem Istbahnwin¬ kel und ein Nullpunktsverschiebemittel vorgesehen, um den Nullpunkt der Kennlinie für die Unterstützung der Lenkhand¬ habe nach Maßgabe des Vergleichs zu verschieben.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Zusatzmoment- Aktuator mittels Ansteuerung durch eine elektronische Steue- rungs- und Regelungseinheit (ECU) ein an die aktuelle Fahr¬ zeugdynamik, insbesondere die aktuelle Querbeschleunigung, angepasstes Zusatz-Lenkradmoment erzeugt.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Zusatzmoment'- Aktuator ein elektromechanischer, elektromagnetischer oder hydraulischer Aktuator ist.
Die Aufgabe wird ebenso durch ein Verfahren gelöst, welches zur Bestimmung eines Lenkmoments für eine hydraulische Ser¬ volenkung vorgesehen ist, mit einem Lenkgetriebe und mit ei¬ nem hydraulischen Aktuator zur Unterstützung einer Lenkrad¬ betätigung durch den Fahrer eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der Mittel zur aktiven Aufbringung ei¬ nes Zusatz-Lenkmoments zugeordnet sind. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulischer Druck erfasst wird und nach Maßgabe des erfassten hydraulischen Drucks das Lenkmoment abgeschätzt oder ermittelt wird. Bei dem Verfahren wird vorzugsweise ein hydraulischer Druck in einer hydraulischen Leitung zwischen einer hydraulischen Druckerhöhungseinheit (Pumpe) und einem Lenkventil erfasst.
Erfindungsgemäß ist es nach dem Verfahren vorgesehen, dass ein hydraulischer Druck erfasst wird, welcher einem hydrau¬ lischer Druck in einer jeweils aktiven Arbeitskammer eines hydraulischen Aktuators zur Unterstützung einer Lenkradbetä¬ tigung durch den Fahrer entspricht.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Abbildungen (Fig. 1 bis Fig. 4) beispiel¬ haft näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfin¬ dungsgemäßen Servolenkung mit einem elektromechanischen Ak- tuator.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfin¬ dungsgemäßen Servolenkung mit einem""hydraulischen Aktuator.
In der Fig. 3 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Servolenkung mit einem magnetischen Zusatzmoment-Aktuator dargestellt.
In der Fig. 4 ist eine Kennlinie einer Servolenkung darge¬ stellt.
Das in der Fig. 1 dargestellte Lenksystem besteht aus einem Lenkrad 1, einer mit dem Lenkrad 1 verbundenen Lenksäule 2 mit 2 Kreuzgelenken 3,4. Die Lenksäule 2 ist verbunden oder ein Teil einer Lenkradwelle 5, die über ein Lenkgetriebe 6, eine Lenkstange 7, hier als Zahnstange 7 ausgebildet, die seitlich an der Zahnstange 7 befestigten Spurstangen 8,9 be- tätigt, und dadurch ein Verschwenken der Räder 10,11 be¬ wirkt. Bei der hier gezeigten Zahnstangenlenkung wird eine hydraulische Unterstützung mittels einer von dem Antriebsmo¬ tor des Fahrzeugs, z.B. über einen Riementrieb 12, angetrie¬ bene hydraulische Pumpe 13 realisiert, die unter Druck ste¬ hende Druckflüssigkeit zu einem Lenkventil 14 über eine Lei¬ tung 15 liefert. Durch eine Rücklaufleitung 16 kann die Druckflüssigkeit zurück in einen Vorratsbehälter 17 strömen.
In Geradeausstellung des Lenkrads fließt ein konstanter Öl- strom durch das in Neutralstellung stehende Lenkventil (of¬ fenen Mitte) und durch die Rücklaufleitung 16 zurück. Der Druck in 2 Kammern 18,19 eines an der Zahnstange 7 angeord¬ neten Arbeitszylinders 20 ist dann gleich groß. Es erfolgt keine Lenkunterstützung.
Beim Drehen des Lenkrads 1 wird die Zahnstange 7 und somit auch der Kolben 21 verschoben. Die Bewegung des Kolbens 21 wird durch den Druck der Druckflüssigkeit unterstützt. Dabei bewirkt das Ventil 14 zugleich, dass Druckflüssigkeit von einer Kammer in die andere Kammer fließt, so dass insgesamt die Lenkbetätigung eine hydraulische Unterstützung erfährt.
[28] Diese oben beschriebene konventionelle hydraulische Servolenkung weist eine Einheit zur Erzeugung eines Zusatz- Moments 22 auf, mit einem Zusatzmoment-Aktuator 23, hier ei¬ ne Elektromotor 23, einer redundanten Steuerungseinheit ECU 24 zur Ansteuerung des Motors 23 und zur Auswertung von Sig¬ nalen eines Erfassungsmittels für das Lenkmoment (Lenkmomen- tensensors 50) und eines Sensors für die Motorlage 26.
Das mit dem Erfassungsmittel 50 gemessene Fahrerlenkmoment wird hier als Eingangsgröße für die Steuerung der Verstär¬ kungskennlinie des Zusatzmoment-Aktuators 23 benötigt. Vorteilhaft ist dieser Drucksensors 50 technisch weniger aufwändig als ein elektronischer Drehmomentsensor in der Lenkradwelle 5. Der hydraulische Sensor 50 ist darüber hin¬ aus günstiger und einfacher in ein bestehendes System zu in¬ tegrieren. Denn eine Anordnung eines elektronischen Drehmo¬ mentsensors in der Lenkradwelle ist aufgrund der Platzver¬ hältnisse und der vielfältigen, unterschiedlichen Bauformen oft mit hohem Aufwand verbunden. Darüber hinaus ist ein e- lektronischer Drehmomentsensor in der Regel ein aufwändiges und damit entsprechen teures Bauteil.
Insgesamt sind daher auch die Kosten für das System nach der Erfindung vergleichsweise gering.
Das Druckerfassungsmittel 50 wird vorteilhaft im hydrauli¬ schen Bereich zwischen hydraulischer Pumpe 13 und Lenkventil 14 angeordnet. Für bestimmte Anwendungen ist es vorteilhaft, das Druckerfassungsmittel 50 redundant auszuführen.
Da der hydraulische Druck im genannten Bereich ausreichend genau dem Druck in der jeweils aktiven Arbeitskammer 18/19 des Arbeitszylinders 20 ist und damit ausreichend genau die hydraulische Unterstützungskraft ermittelt werden kann, kann, aufgrund der bekannten, nicht veränderlichen geometri¬ schen Daten der Gesamtlenkung, das an der Lenkradwelle 5 wirkende Fahrerlenkmoment ausreichend genau berechnet wer¬ den.
Diese aus dem hydraulischen Druck errechnete Größe ersetzt somit das mit einem elektronischen Drehmomentsensor in der Lenkradwelle 5 gemessene Fahrerlenkmoment.
Die elektronischen Bauteile sind an einer elektrischen Ener¬ giequelle 27 angeschlossen. Die Steuerungseinheit ECU 24. Hier weist die Einheit 22 auch die Steuerungseinheit ECU 24 auf. Im Sinne der Erfindung kann die Steuerungseinheit ECU 24 aber auch getrennt davon angeordnet sein. Vorzugsweise besteht die Einheit 22 zumindest aus einem Zusatzmoment- Aktuator 23 und einem Sensor für die Motorlage 26.
[29] Das Lenkradmoment oder Lenkmoment, welches durch die Lenksystemcharakteristik sowie die wirkenden Kräfte defi¬ niert ist, kann durch die Einheit zur Erzeugung eines Zu¬ satz-Moments 22 aktiv beeinflusst werden. Dabei wird durch den E-Motor 23 ein Zusatzmoment (Zusatz-Lenkmoment) erzeugt und auf die Lenkstange aufgebracht. Es besteht die Möglich¬ keit das Moment dem konstruktiv vorgegebenen Lenkradmoment aufzuaddieren oder es von ihm abzuziehen. Die Übertragung des Motormoments kann mit oder ohne Übersetzung direkt oder, wie hier dargestellt, über ein Getriebe 28 erfolgen. Dabei kann ein Riemengetriebe, ein Schrauben-/Schneckengetriebe oder ein Stirnradgetriebe verwendet werden.
Bei Ausfall der Einheit"zur Erzeugung eines Zusatz-Moments bleibt die dem Fahrer bekannte Lenkungscharakteristik mit Servounterstützung erhalten. Die Einheit 22 selbst ist dazu fail-silent ausgelegt. Das bedeutet, im Fehlerfall wird die¬ se abgeschaltet.
Mittels der erfindungsgemäßen Einheit zur Erzeugung eines Zusatz-Moments 22 kann vorteilhaft eine konventionelle Ser¬ volenkung ohne Modifikationen an der Charakteristik verwen¬ det werden. Die Einheit wird als ein Modul einer konventio¬ nellen hydraulischen Servolenkung direkt hinzugefügt, um ei¬ nen Funktionsgewinn zu erzeugen.
Es ist ebenso möglich, ein Zusatz-Moment durch einen hydrau¬ lischen Zusatzmoment-Aktuator (siehe Fig. 2) oder durch ei- nen magnetischen Zusatzmoment-Aktuator (siehe Fig. 3) zu er¬ zeugen.
Das Grund-Lenksystem mit hydraulischer Unterstützung ist i- dentisch zu dem in Fig. 1 gezeigten System und wird daher nicht mehr im einzelnen erläutert.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten System wird das Zusatz- Moment durch eine Einheit 29 mit einem hydraulischen Zusatz¬ moment-Aktuator 30 erzeugt. Erfindungsgemäß wird als Erfas¬ sungsmittel für das Lenkmoment ein Druckerfassungsmittel (Drucksensor 50) für einen hydraulischen Druck eingesetzt.
Der hydraulische Zusatzmoment-Aktuator 30 weist 2 hydrauli¬ sche Kammern 31,32 auf, die mit einer unter Druck stehenden Druckflüssigkeit beaufschlagbar sind über hydraulische Lei¬ tungen 33,34, in die jeweils ein hydraulisches, elektromag¬ netisch betätigbares Ventil 35,36 eingefügt ist. Aus den hydraulischen Kammern 31,32 kann die Druckflüssigkeit über Leitungen 37,38, in die jeweils ein Rückschlagventil einge¬ fügt ist und eine daran anschließende, gemeinsame Leitung 39, in die ein hydraulisches, elektromagnetisch betätigbares Ventil 40 eingefügt ist, in den Vorratsbehälter 17 rückge¬ führt werden.
Die Ventile 35,36,40 werden zwecks Druckregelung in den Kam¬ mern 32,32 und somit zur Regelung des Zusatz-Moments von ei¬ ner vorzugsweise redundanten Steuerungseinheit ECU 24 ange¬ steuert, nach Maßgabe der Signale des Erfassungsmittels für das Lenkmoment (Drucksensor 50) sowie von zwei Drucksensoren 41,42.
Vorzugsweise wird hier die Pumpe nicht (zwangsweise) vom An¬ triebsmotor des Fahrzeugs angetrieben (vgl. Fig. 1), sondern von einem eigenen Elektromotor 43. Durch eine entsprechende Ansteuerung des Motors 43 kann die Pumpe 13 den hydrauli¬ schen Druck bedarfsgerecht erzeugen, wodurch Energie einge¬ spart werden kann.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird ein Zu¬ satz-Moment durch einen elektromagnetischen Zusatzmoment- Aktuator 44 erzeugt, der von Steuerungseinheit ECU 24 ange¬ steuert wird. Erfindungsgemäß wird als Erfassungsmittel für das Lenkmoment ein Druckerfassungsmittel (Drucksensor 50) für einen hydraulischen Druck eingesetzt.
Mit der Erfindung ist es möglich, die Verstärkungskennlinie durch Erzeugung eines Zusatz-Moments zu variieren (siehe Fig. 4). Die Verstärkungskennlinie bedeutet hier die Abhän¬ gigkeit des Lenkradmoments oder Betätigungsmoments M vom vorhandenen Systemdruck P der hydraulischen Unterstützung. In dem gezeigten Beispiel wird das Moment A (M_Lenkung) durch eine aktive Aufbringung eines Zusatzmoments B (M_Motor) verringert. Dass bedeutet der Fahrer wird in sei¬ ner Lenktätigkeit stärker unterstützt. Es resultiert eine modifizierte Kennlinie (gestrichelte Kurve KB)mit einer ge¬ ringeren Betätigungskraft gegenüber der ursprünglichen Kenn¬ linie (durchgezogene Kurve KA) . Es kann darüber hinaus eine aktive Fahrerassistenz realisiert werden. Dabei wird durch eine Momentenanpassung bzw. -Variation eine Lenkempfehlung gegeben werden oder dem Fahrer durch eine Momentenüberhöhung das Lenken erschwert, um ihn vor Gefahren zu warnen.

Claims

Patentansprüche
1. Hydraulische Servolenkung mit einem Lenkgetriebe und mit einem hydraulischen Aktuator zur Unterstützung ei¬ ner Lenkradbetätigung durch den Fahrer eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der Mittel zur akti¬ ven Aufbringung eines Zusatz-Lenkmoments zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur akti¬ ven Aufbringung eines Zusatz-Lenkmoments zumindest ei¬ nen Zusatzmoment-Aktuator und ein Erfassungsmittel für das Lenkmoment aufweisen, welches Erfassungsmittel ein Druckerfassungsmittel (50) für einen hydraulischen Druck ist.
2. Hydraulische Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Druckerfassungsmittel (50) in einer hydraulischen Leitung zwischen einer hydrauli¬ schen Druckerhöhungseinheit (Pumpe 13) und einem Lenk¬ ventil (14) angeordnet ist.
3. Hydraulische Servolenkung nach Anspruch 1 oder 2, da¬ durch gekennzeichnet, dass mit dem Druckerfassungsmit¬ tel (50) ein hydraulischer Druck in einer jeweils akti¬ ven Arbeitskammer (18,19) eines hydraulischen Aktuators
(20) zur Unterstützung einer Lenkradbetätigung durch den Fahrer abgeschätzt oder ermittelt wird.
4. Hydraulische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzmoment- Aktuator als eine Einheit ausgebildet sind, die als ein Modul an einer Lenkradwelle angeordnet sind, welche das Lenkrad mit dem Lenkgetriebe verbindet.
5. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzmoment-Aktuator einen Elektromotor aufweist, welcher an der Lenksäule ange¬ koppelt ist.
6. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet:, dass die Mittel zur aktiven Aufbringung eines Zusatz-Lenkmoments einen Elektromotor, eine re¬ dundante elektronische Steuerungs- und Regelungseinheit (ECU) aufweisen und dass ein redundanten Lenkradmomen- tensensor (50) vorgesehen ist.
7. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet:, dass die Mittel zur aktiven Aufbringung eines Zusatz-Lenkmoments ein Getriebe, insbesondere ein Riemengetriebe, vorzugsweise ein Schrauben-/Schnecken- getriebe oder ein Stirnradgetriebe, aufweisen, das mit dem Zusatzmoment-Aktuator zusammenwirkt.
8. Verfahren zur Bestimmung eines Lenkmoments für eine hydraulische Servolenkung mit einem Lenkgetriebe und mit einem hydraulischen Aktuator zur Unterstützung ei¬ ner Lenkradbetätigung durch den Fahrer eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der Mittel zur akti¬ ven Aufbringung eines Zusatz-Lenkmoments zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulischer Druck erfasst wird und nach Maßgabe des erfassten hyd¬ raulischen Drucks das Lenkmoment abgeschätzt oder er¬ mittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulischer Druck in einer hydraulischen Leitung zwischen einer hydraulischen Druckerhöhungdseinheit (Pumpe 13) und einem Lenkventil (14) erfasst wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich¬ net, dass ein hydraulischer Druck erfasst wird, welcher ei¬ nem hydraulischer Druck in einer jeweils aktiven Arbeitskam¬ mer (18,19) eines hydraulischen Aktuators (20) zur Unter¬ stützung einer Lenkradbetätigung durch den Fahrer ent¬ spricht.
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